高温超导薄膜的微波表面阻抗测量

本文介绍了用高温超导薄膜YBa2Cu3O7(YBCO)/LaAlO3(LAO)和Tl2Ba2CaCu2O10(TBCCO)/LAO制作共面微带谐振器的方法及进行微波表面阻抗测量的原理和相关技术.实验结果表明:温度较低时(对YBCO/LAO,T<70K;对TBCCO/LAO,T<80K),薄膜表面电阻随温度没有显著的变化.7GHz频率下TBCCO/LAO薄膜在77K和94K时的微波表面电阻值分别为120μΩ和250μΩ;同频率下YBCO/LAO薄膜在49K和77K时的微波表面电阻值分别为309μΩ和520μΩ.     

YBCO/LAO和YBCO/MgO超导薄膜的微波性质

利用微带谐振技术研究了YBa2Cu3O7/LaAlO3 (YBCO/LAO)和YBa2Cu3O7/MgO (YBCO/MgO)超导薄膜的微波响应.通过测量微带谐振器的共振频率、有载品质因数、插入损耗与温度之间的依赖关系,分析了超导薄膜的微波特性,获得了超导薄膜在绝对零度时的穿透深度λ0.对于YBCO/LAO,λ0=265nm;对于YBCO/MgO,λ0=280nm.本文还利用微带谐振器研究了YBCO/LAO和YBCO/MgO超导薄膜的微波表面电阻.     

NdB2Cu3O7-x/YBa2Cu3O7-y高温超导薄膜的稳定性研究

采用脉冲激光沉积方法 ,在钇稳定氧化锆 (YSZ)衬底上制备了YBa2 Cu3 O7-y高温超导薄膜和NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层高温超导薄膜。X射线衍射分析结果表明 ,NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层膜在结晶度、表面光滑平整度和稳定性方面优于YBa2 Cu3 O7-y薄膜 ;电阻温度曲线测量结果表明 ,NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层膜的转变温度为 87.6 6K ,转变宽度为 0 .34K ;YBa2 Cu3 O7-y薄膜的则分别为 86 .6 4K和 0 .95K。与YBa2 Cu3 O7-y薄膜相比 ,NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层膜稳定性更高 ,在超导电子器件领域更具有应用潜力。     

高温超导材料Bi_(0.8)Pb_(0.2)SrCaCu_2O_(8+x)电阻率及AC磁化率的研究

在高温超导材料BiSrCaCu_2O_x中加入20％铅代替铋后,使超导材料的零电阻温度从82 K提高到102 K,起始超导转变温度约为112 K,晶界对超导材料的超导性能有很大的影响,起始转变温度T_c随外加磁场的变化率在低场范围内约为0.0005 Km/A。     

NdB2Cu3O7—x／YBa2Cu3O7—y高温超导薄膜的稳定性研究

采用脉冲激光沉积方法，在钇稳定氧化锆（YSZ）衬底上制备了YBa2Cu3O7-y高温超导薄膜和NdB2Cu3O7-x/YBa2Cu3O7-y双层高温超导薄膜。X射线衍射分析结果表明，NdB2Cu3O7-x/YBa2Cu3O7-y双层膜在结晶度、表面光滑平整度和稳定性方面优于YBa2Cu3O7-x薄膜；电阻－温度曲线测量结果表明，NdB2Cu3O7-x/YBa2Cu3O7-y双层膜的转变温度为87.66K，转变宽度为0.34K;YBa2Cu3O7-y薄膜的则分别为86.64K和0.95K。与YBa2Cu3O7-y薄膜相比，NdB2Cu3O7-x/YBa2Cu3O7-y双层膜稳定性更高，在超导电子器件领域更具有应用潜力。     

高温超导薄膜射频溅射靶的简便制作

本文报导了一个极其简便的高温超导薄膜溅射靶的制作方法。并制得可控制名义组分的Bi-Sr-Ca-Cu-O的超导薄膜,其T_(CM)温度为84K,零电阻温度为60.3K。     

二维晶体中的高温超导与量子格里菲斯奇异性

超导体因其零电阻与完全抗磁性等性质,已成为凝聚态物理与材料科学领域最重要的研究方向之一.近年来,随着单晶薄膜制备工艺的提高,二维晶体超导体逐渐发展为新的前沿热点,其中出现的一些新奇物理现象,如高温超导和量子相变等,得到了学术界的广泛关注.简要介绍了二维晶体超导体的研究背景和基本特性,并分两个部分重点介绍了二维晶体中高温超导和量子相变两类重要现象.第一部分总结性回顾了二维高温超导体单原胞层铁硒/钛酸锶(FeSe/STO)的发现和验证,实验中发现的基本性质并探讨了其可能的超导机理.第二部分着重介绍量子相变和量子格里菲斯奇异性,包括其理论模型、在二维晶体超导中的实验发现和相应的分析.最后总结全文,并对相关领域的发展进行了展望.     

超导薄膜临界磁场的非线性非局域效应研究

在处理薄膜中的超导现象的理论时,London理论、Pippard理论和GL理论都有其局限性,因为这些理论都不能完全解释超导电性的本质。根据对超导薄膜临界磁场普遍适用的公式,结合实验测得的超导薄膜临界磁场在理论上应该具有非线性、非局域性的特点;分析了影响超导电性的各种要素,得出了London理论、Pippard理论下修正后的临界磁场的表达式;分析了GL理论下波函数分别为球面波和正弦波时临界磁场分布情况。     

冷绝缘高温超导电缆的稳定性研究

冷绝缘高温超导电缆的稳定性问题已经成为高温超导电缆实用化的一个重要课题.介绍了超导体的零电阻特性及低温稳定化理论.建立了超导电缆的等效电路模型和稳态电流分布数学模型.利用有限元分析软件ANSYS和数学建模对超导电缆在稳态下的径向温升进行仿真和计算.分析了均流优化前后层电流分布对超导电缆稳定性的影响.进行了高温超导电缆稳态性能测试实验,并对超导电缆在不同幅值及频率电流下的径向最大温升做了实验测量和结果分析.     

超导磁分离在造纸厂污水净化中的应用

针对小型造纸厂污水处理问题.开展了超导磁分离技术研究.设计并研制出制冷机直接冷却的高温超导磁体,磁体中心磁场在直流运行状态下达到1.48 T,交流运行状态达3.92 T.利用该超导磁体对造纸厂废水进行了磁分离处理.实验中,预先在废水中加入经过表面等离子有机改性的铁磁性颗粒,并与污水中非磁性有害物质絮接,通过强磁场实现水中污染物的分离.实验结果表明,经磁分离处理的集水池废水COD值由起始的1 780 mg/L降到147 mg/L,净化效果良好.讨论了利用等离子体聚合薄膜制备具有强捕捉能力的磁性粒子工艺.     

磁场辅助对掺杂TiO_2薄膜光催化活性的影响

利用外加匀强磁场辅助掺杂TiO2光催化降解偶氮胭脂红B溶液,通过实验探讨外加磁场对Fe^3＋和La^3＋掺杂TiO2薄膜光催化活性的影响。研究结果表明：外加磁场使掺杂Fe^3＋／TiO2薄膜的光催化活性降低,在磁感应强度为7mT时,催化剂几乎完全失活,光催化降解率低于2．0％;而对于掺杂1．0％La^3＋／TiO2薄膜,在磁感应强度为30mT时,光催化降解率达47．4％,比无外加磁场时高12％;磁场辅助对掺杂TiO2光催化活性的影响与掺杂离子的磁导率有关。     

Tuning the magnetic anisotropy in LSMO manganite films through non-magnetic nanoparticles

We report the observation of anomalous magnetic anisotropy driven by nonmagnetic ZrO2 nanoparticles in epitaxial La2/3Sr1/3MnO (LSMO) films grown on LaAlO3 (LAO) substrates. The compressive epitaxial strain imposed by the lattice mismatch of substrate and film is tuned by the density of ZrO2 nanoparticles embedded in the film matrix and affects the magnetic anisotropy as well as the magnetotransport properties. Epitaxial 54 nm thick LSMO thin films with different concentrations of ZrO2 nanoparticles demonstrate anisotropic hysteresis loops concomitant with anisotropic magnetotresistance behavior. The biaxial epitaxial strain, induced by the substrate/film lattice parameter mismatch is partially relaxed by increasing the density of precipitates and they serve as a tuning parameter for the strain state. We interpret our results by a strain-induced interplay of impurity scattering, weak localization and magnetic domain structure.     

Eu-Ru共掺NiO-SnO2复合纳米粒子薄膜的阻变特性

通过低温水浴法制备了Eu-Ru共掺杂NiO-SnO2复合纳米粒子，透射电镜图像显示纳米粒子粒径均匀，选区电子衍射表明结晶性差，所测晶面间距与SnO2和NiO相应卡片数据一致，水热机理分析表明纳米粒子由NiO-SnO2微观p-n结组成.原子力显微镜测试薄膜表面平均粗糙度约025nm，由于薄膜太薄及样品结晶性差，XRD分析未见明显衍射峰.电学测试表明纳米粒子薄膜具有可重复双极阻变特性，阈值电压约1V，开关比约500.薄膜高阻态电学输运符合缺陷俘获载流子所致空间电荷限制导电机制，低阻态呈欧姆特性，故阻变机理应为电荷俘获及再释.     

钙钛矿La2/3Pb1/3MnO3外延膜的制备及磁性

利用磁控溅射法在单晶LaAlO3(100)衬底上成功地外延生长了La2/3Pb1/3MnO3薄膜.用X射线衍射仪、原子力显微镜和超导量子干涉仪、直流四探针法对其进行了表征.结果表明,薄膜为赝立方钙钛矿结构,晶格常数为3.861 nm,晶格失配度为2.1%,具有良好的单晶外延结构和较光滑的表面,且薄膜中晶粒的生长模式是"柱状"模式.居里温度为325 K,在居里温度附近,发生铁磁-顺磁转变.此材料呈现出一种典型的自旋玻璃特性.是由于应力造成的.在1.OT磁场下,其磁电阻为23.4%.     

Enhanced superconducting performance in solution-derived YBCO-BaZrO_3composite film

YBa_2 Cu_3 O_(7-δ)/BaZrO_3(YBCO/BZO) composite film with enhanced flux-pinning performance was prepared on LaAlO_3(LAO) substrate via a fluorine-free sol-gel method in combination with a novel photosensitive sol-gel lithography technique.Owing to the difference of lattice mismatch between the interfaces of YBCO/LAO and YBCO/BZO,high-density stacking faults were successfully introduced into YBCO matrix,which has been confirmed by XRD and HRTEM analysis.Magnetization measurement results indicate that YBCO/BZO composite film has a stronger current-carrying capacity than the pure YBCO film especially under applied magnetic fields.However,the critical current density of YBCO/CeO_2 composite film is much lower than that of the pure YBCO film at all the applied magnetic fields due to the chemical reaction between YBCO and CeO_2.Therefore,it can be concluded that the flux-pinning performance of YBCO film can be improved by the lattice distortions within YBCO matrix as long as the metal oxide microarrays cannot react with YBCO films.     

Cu/SiO2结构单元在阻变效应中形成导电通道的模型分析*

通过建立一个模型,简单地讨论了Cu/SiO_2结构单元在阻变效应中形成导电通道的临界电压特性。该模型考虑了Cu离子在SiO_2薄膜的迁移扩散和Cu离子在薄膜内引起的空间电荷效应,同时考虑了电子电导机制。模型的计算表明,薄膜的结构参数(厚度、电极功函数、掺杂等)对导电通道的形成过程有很大的影响,其临界电压随薄膜厚度和电极功函数的增加而增大,而随Cu离子掺杂浓度增大而减小。这一结果对未来存储器件的性能设计和制造具有一定的指导意义。     

For progress in natural science: Materials international investigations of structural phase transformation and THz properties across metal–insulator transition in VO_2/Al_2O_3 epitaxial films

Vanadium dioxide (VO2) epitaxial thin films on (0001)-oriented Al2O3 substrates were prepared using radio frequency (RF) magnetron sputtering techniques. To study the metal-insulator-transition (MIT) mechanism and extend the applications of VO2 epitaxial films at terahertz (THz) band, temperature-dependent X-ray diffraction (XRD) and THz time domain spectroscopy of the VO2 epitaxial films were performed. Both the lattice constants and THz transmission exhibited a similar and sharp transition that was similar to that observed for the electrical resistance. Consequently, the MIT of the VO2/Al2O3 epitaxial films should be co-triggered by the structural phase transition and electronic transition. Moreover, the very large resistance change (on the order of ~103) and THz response (with a transmission modulation ratio of ~87%) in the VO2/Al2O3 epitaxial heterostructures are promising for electrical switch and electro-optical device applications.     

钙钛矿La2/3Ca1/3MnO3/YBa2Cu4O8/La2/3Ca1/3MnO3三层薄膜的磁输运性能

高温超导材料YBa2Cu4O8(YBCO)和铁磁材料La2／3Ca1／3MnO3(LCMO)形成的三层薄膜LCMO／YBCO／LCMO由对靶溅射技术制得．与YBCO单层薄膜相比，由于超导／铁磁系统中的磁性邻近效应，三层薄膜表现出较低的超导转变温度(Tc,ON)．与LCMO单层膜相比，三层薄膜的金属半导体转变温度(TMS)被提高并且强烈依赖于YBCO层的厚度．随中间层厚度的变化，磁电阻显示出非单调行为，长振荡周期被发现．结果表明，当YBCO处于正常态时两层LCMO膜之间存左着磁性自旋相互作用．     

添加剂对电泳法制备YBa2Cu3O7-δ超导涂层的影响

第二代高温超导带材YBa2Cu3O7-δ(YBCO)具有高载流能力、高不可逆场、低交流损耗和高转变温度,成为当前的热点研究对象.采用低成本的电泳沉积技术在Hastelloy合金上成功制备了YBCO超导层.添加剂对电泳液的稳定性及涂层性能有着重要影响.实验研究了添加剂(种类选择及添加量)与YBCO超导层的关系.结果表明,添加005gPVB时所制备的样品具有较好的超导电性,其临界电流密度可达100A/cm2(0T,77K).     

Cu_2O薄膜的电化学制备及EPIR效应

以FTO玻片为基底,在不同pH值下采用恒电位电化学沉积法制备了Cu2O薄膜样品和Cu/Cu2O/Cu/FTO器件.通过XRD、SEM、EDS对样品的相组成、晶体结构、微观形貌和化学成分进行了表征和分析,并对Cu/Cu2O/Cu/FTO器件的电脉冲诱导电阻转变(EPIR)效应进行了测量.结果表明室温下Cu/Cu2O/Cu/FTO中存在明显的EPIR效应和忆阻器行为且与溶液酸碱性有关.在酸性和中性条件下,即pH=5、6、7时,Cu/Cu2O/Cu/FTO存在显著的EPIR效应,随着pH值的增加效应趋于减弱,当脉冲电压为6 V,脉冲宽度为0.001 s时,样品具有最大EPIR值.随pH进一步增加,在pH=8、9、10的碱性条件下,Cu/Cu2O/Cu/FTO的EPIR效应消失.